Привод скважинного штангового насоса



Привод скважинного штангового насоса
Привод скважинного штангового насоса
Привод скважинного штангового насоса

 


Владельцы патента RU 2559962:

Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Включает ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса и соединенного с толкателем. Толкатель выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, который сообщен с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом. Подвижная часть насоса соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом для перемещения вверх подвижной части толкателя. Питательная емкость оборудована сверху грузом, создающим избыточное давление в питательной емкости и в полости цилиндра насоса, для возврата подвижной части насоса с рычагом в исходное положение. Увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом. Сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание. 3 ил.

 

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.

Известен привод скважинного штангового насоса (патент RU №2200876, МПК F04B 47/02, опубл. 20.03.2003, бюл. №8), содержащий установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны, охваченный гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанным через гибкое звено с колонной штанг, при этом противовес выполнен сборным, состоящим из основного противовеса, нормализующего работу привода насоса, снабженного штангами минимального сечения и спущенного на минимальную глубину скважины, и дополнительных противовесов, выполненных с возможностью размещения их массы симметрично относительно оси симметрии плоскости гибкого непрерывного звена на основном противовесе, при этом суммарный центр тяжести расположен в непосредственной близости от этой плоскости, а гибкое звено, связывающее противовес с колонной штанг, размещено с образованием четного числа параллельных ветвей, узлы соединения ветвей гибкого звена с противовесом размещены попарно симметрично относительно оси симметрии гибкого звена за пределами его контура, при этом узлы соединения гибкого звена с противовесом и узлом подвески штанг выполнены с обеспечением одинакового натяжения всех ветвей гибкого звена, а рама снабжена колесами и дополнительным приводом и выполнена с возможностью фиксации относительно основания в любых положениях, а колеса установлены с возможностью взаимодействия с направляющими, и дополнительную раму, соединенную с основной рамой с возможностью перемещения в направлении оси симметрии контура гибкого непрерывного звена, проходящей через ведущий и криволинейный направляющий элемент преобразующего механизма, причем соединение выполнено с возможностью фиксации дополнительной рамы относительно основной в любом положении, при этом гибкое звено, связывающее противовес с колонной штанг, выполнено замкнутым.

Наиболее близким по технической сущности является привод скважинного штангового насоса (патент US №4916959, Int. C1. 4 B66B 5/26, опубл. 17.04.1990), содержащий установленные на основании на единой раме с корпусом двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомые шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена.

Однако известные устройства имеют следующие недостатки:

- во-первых, натяжение непрерывного гибкого звена регулируется периодически с участием обслуживающего персонала, что приводит к образованию провиса (ослабления) гибкого звена между регулировками, из-за чего возникают динамические нагрузки в преобразующем механизме, сокращающие срок службы гибкого звена и всей установки или приводящие к более частому регулированию натяжения, что существенно повышает затраты на обслуживание;

- во-вторых, для оптимального натяжения гибкого звена обслуживающему персоналу необходимо определить величину натяжения с использованием специальных устройств и приборов, что приводит к дополнительным вложениям;

- в-третьих, для регулирования натяжения гибкого звена обслуживающим персоналом необходимо остановить привод, что приводит к потерям добываемой продукции, а также затратам рабочего времени обслуживающего персонала;

- в-четвертых, регулирование обслуживающим персоналом натяжения гибкого звена происходит при расположении противовеса на технологических упорах с возможностью последующего подъема противовеса для снятия с упоров, что приводит к чрезмерному натяжению одного участка гибкого звена при недостаточном натяжении другого и является причиной его преждевременного выхода из строя.

Техническими задачами изобретения являются увеличение срока службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшение динамических нагрузок на скважинное оборудование установки скважинного штангового насоса, сокращение трудоемкости и затрат на обслуживание привода за счет исключения работ по регулированию натяжения гибкого звена преобразующего механизма обслуживающим персоналом и автоматического поддержания его постоянного натяжения.

Поставленные технические задачи решаются приводом скважинного штангового насоса, содержащим установленные на основании на раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса и соединенного с толкателем.

Новым является то, что толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива, натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, который сообщен через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом, подвижная часть которого соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом при его перемещении вверх и/или вниз для возвратно-поступательного перемещения подвижной части насоса и соответствующего перемещения вверх подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения, при этом питательная емкость оборудована сверху грузом, создающим избыточное давление в питательной емкости и через всасывающий клапан в полости цилиндра насоса, для возврата подвижной части насоса с рычагом в исходное положение после взаимодействия с противовесом.

На фиг. 1 схематично изображен привод скважинного штангового насоса, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид А по фиг. 1; на фиг. 3 - схема натяжного механизма привода.

Привод скважинного штангового насоса, содержащий установленные на основании 1 (фиг. 1) на раме 2 с корпусом 3 двигатель 4, редуктор 5, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий 6 (фиг. 2) и ведомый 7 шкивы, например, звездочки или зубчатые шкивы, или т.п., охваченные непрерывным гибким звеном 8, например цепью или зубчатым ремнем, или т.п., связанным с кареткой 9, соединенной с противовесом 10, установленным в направляющих 11 корпуса 3 (фиг. 1) и связанным через гибкое звено 12, например транспортерную ленту, или канат, или т.п. с узлом подвески штанг 13, причем ось 14 преобразующего механизма, ось 15 противовеса 10 и ось 16 гибкого звена 12 находятся вблизи одной вертикальной плоскости 17, а верхний (ведомый) шкив 7 (фиг. 2) установлен в корпусе 3 (фиг. 1) с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси 14 преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена 8 (фиг. 3) при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса 18 с осью 19 шкива 7, установленного на продольных салазках 20 (фиг. 1) корпуса 3 и соединенного с толкателем 21 (фиг. 3). Толкатель 21 натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр 22-поршень 23, подвижная часть которой подпирает корпус 18 верхнего шкива 7. Подвижной частью толкателя 21 может быть или цилиндр 22, или поршень 23. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса 24, сообщенного через нагнетательный клапан 25 с полостью 26 цилиндра 22 толкателя 21, которая сообщена через регулирующее устройство 27, например регулирующий дроссель, или штуцерную задвижку револьверного типа, или другое устройство для регулирования давления, с питательной емкостью 28, сообщенной через всасывающий клапан 29 с насосом 24, подвижная часть, цилиндр 30 или плунжер (поршень) 31, которого соединена с рычагом 32 с возможностью поворота относительно корпуса 3 привода, например, через подшипниковую опору 33, жестко присоединенную к корпусу 3, или плавающую подшипниковую опору (на фигурах не показана) при необходимости компенсации перекоса подвижной части насоса 24 при движении рычага 32, или другое поворотное устройство, и взаимодействия с противовесом 10 при его перемещении вверх и/или вниз для возвратно-поступательного перемещения подвижной части, или цилиндра 30, или плунжера (поршня) 31, насоса 24 и соответствующего перемещения вверх подвижной части, или цилиндра 22, или поршня 23, толкателя 21 при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена 8 ниже выбранной величины усилия натяжения, при этом питательная емкость 28 оборудована сверху грузом 34, создающим избыточное давление в питательной емкости 28 и через всасывающий клапан 29 в полости 35 цилиндра 30 насоса 24, для возврата подвижной части, или цилиндра 30, или плунжера (поршня) 31, насоса 24 с рычагом 32 в исходное положение после взаимодействия с противовесом 10. Рычаг 32 может быть с постоянной или регулируемой длиной свободного конца для обеспечения возможности регулирования хода подвижной части насоса 24, соответственно и подачи насоса 24. Груз 34 может быть выполнен в виде плунжера, поршня или др. с возможностью добавления дополнительного веса. В качестве груза 34 возможно использование емкости с жидкостью, металлических утяжелителей или др. Все элементы натяжного механизма могут быть скомпонованы по отдельности, как изображено на фиг. 3, или в одном корпусе, или толкатель 21, насос 24 с регулирующим устройством 27 и обратными клапанами 25 и 29 в одном корпусе с отдельно расположенной емкостью 28, соединенной с толкателем 21 и насосом 24 трубопроводами, или другим образом.

Насос 24 может быть расположен вертикально, как на фиг. 3, горизонтально или под другим углом (на фигурах не показаны) с расположением рычага 32 под углом к продольной оси насоса 24 и к направляющей 11 (фиг. 2) корпуса 3 (фиг. 3), по которой движется противовес 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Возле устья скважины устанавливается основание 1 (фиг. 1) привода. Основание 1 может быть в виде фундаментной плиты в случае стационарного размещения привода или саней (на фигурах не показаны) - в случае передвижного (мобильного) варианта привода. На основании 1 монтируется привод в сборе. Колонна штанг установки скважинного штангового насоса (на фигурах не показана) подвешивается на узел подвески штанг 13 привода.

После включения двигателя 4 (фиг. 1) вращение через редуктор 5 и ведущий шкив 6 (фиг. 2) преобразующего механизма передается на непрерывное замкнутое гибкое звено 8. Допустим, гибкое звено 8 двигается против часовой стрелки. Связанная с гибким звеном 8 каретка 9, соединенная с противовесом 10, оснащенным колесами 36, движется вниз по направляющим 11 корпуса 3 (фиг. 1), а связанный с противовесом 10 (фиг. 2) через гибкое звено 12 (фиг. 1) узел подвески штанг 13 поднимается вверх, соответственно поднимая колонну штанг с плунжером скважинного штангового насоса (на фигурах не показаны). При достижении кареткой 9 (фиг. 2) преобразующего механизма крайнего нижнего положения происходит переход с хода вниз противовеса 10 на ход вверх за счет перехода каретки 9, оснащенной колесами 37, по направляющим 38 с одной ветви гибкого звена 8 на другую - происходит преобразование вращательного движения ведущего шкива 6 в возвратно-поступательное противовеса 10. Соответственно при этом происходит изменение направления движения узла подвески штанг 13 (фиг. 1) с хода вверх на ход вниз. То же самое происходит при переходе каретки 9 (фиг. 2) через крайнее верхнее положение - только с хода вниз на ход вверх узла подвески штанг 13 (фиг. 1).

Для снижения нагрузок на элементы преобразующего механизма, в частности на гибкое звено 8 (фиг. 2), оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма, 15 противовеса 10 и 16 гибкого звена 12 расположены вблизи одной вертикальной плоскости 17.

Рама 2 (фиг. 1) может быть жестко присоединена к корпусу 3 или может регулироваться (на фигурах не показано) относительно корпуса 3 в зависимости от требований технологичности сборки привода.

Во время эксплуатации привода гибкое звено 8 (фиг. 2) под действием циклической нагрузки и вследствие износа будет удлиняться, поэтому в конструкции привода для исключения влияния человеческого фактора и поддержания постоянного натяжения гибкого звена 8 предусмотрено автоматическое натяжение гибкого звена 8 путем перемещения верхнего (ведомого) шкива 7 вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма с помощью натяжного механизма по мере ослабления гибкого звена 8 (фиг. 2) на величину ослабления.

Принцип работы натяжного механизма заключается в следующем. Когда каретка 9 (фиг. 2) переходит через крайнее нижнее положение, происходит натяжение всего гибкого звена 8, т.е. гибкое звено 8 полностью равномерно нагружается тяговым усилием от нижнего (ведущего) шкива 6. По мере хода каретки 9 с противовесом 10 вверх нагруженный участок гибкого звена 8 уменьшается от максимальной, полной длины замкнутого гибкого звена 8, после перехода каретки 9 через крайнее нижнее положение, до минимальной длины при подходе каретки 9 к крайнему нижнему положению после хода вниз, следующего за ходом вверх каретки 9 с противовесом 10. Ненагруженный участок гибкого звена 8 расслаблен. Во время нахождения каретки 9 с противовесом 10 на прямолинейном участке хода вниз происходит ослабление большего участка гибкого звена 8. Натяжение в этом участке будет более эффективным, чем в остальных положениях каретки 9 с противовесом 10, так как на верхний шкив 7 действует разная нагрузка при ходе вверх и ходе вниз противовеса 10, отличающаяся величиной силы, действующей от веса противовеса 10, т.е. при ходе вниз на узел верхнего шкива 7 нагрузка от веса противовеса 10 не действует. Для примера, на приводе скважинного штангового насоса ПЦ 60-3-0,5/2,5 производства Бугульминского механического завода при ходе вверх противовеса привода нагрузка на натяжной механизм будет порядка 76500 H, а при ходе вниз - 3950 H. Натяжной механизм работает именно в этом участке хода вниз противовеса 10. При срабатывании в других положениях противовеса 10 потребовалось бы существенно большее усилие на толкателе 21 натяжного механизма, что привело бы к чрезмерному натяжению гибкого звена 8 на прямолинейном участке хода вниз противовеса 10.

Натяжной механизм позволяет регулировать усилие натяжения гибкого звена 8 в широких пределах, поэтому требуется предварительная регулировка усилия натяжения гибкого звена 8 толкателем 21 натяжного механизма для его срабатывания именно на прямолинейном участке хода вниз противовеса 10 (фиг. 3). Регулировка производится на заводе-изготовителе при сборке привода или на месте эксплуатации после замены гибкого звена 8 или шкивов 6 и 7 и может при необходимости корректироваться. Усилие на подвижной части 23 толкателя 21 должно быть достаточным для поднятия суммарного веса подвижного корпуса 18 с осью 19 верхнего шкива 7, расслабленной части гибкого звена 8, а также для преодоления потерь на трение в узлах натяжного механизма и в салазках 20 (фиг. 1). Для приведенного в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5 суммарный вес составляет порядка 3950 H. Регулировка натяжного механизма производится устройством 27 (фиг. 3) за счет регулирования объема сбрасываемой в питательную емкость 28 жидкости. Предварительная регулировка натяжного механизма производится однократно и этой регулировки достаточно для работы натяжного механизма в течение всего срока службы гибкого звена 8 при постоянном числе качаний подвески 13 (фиг. 1) привода.

Процесс регулировки происходит следующим образом. При сборке привода натяжку гибкого звена 8 производят при закрытом регулировочном устройстве 27 вручную с помощью рычага 32 или с помощью отдельного насоса (на фигурах не показан), приводимого от обслуживающей машины, присоединенного к запорному устройству 39, например задвижке, крану или другому запорному устройству, которым можно оснастить натяжной механизм, или другим способом до выбранной величины усилия натяжения при расположении противовеса 10 на специальных технологических упорах (на фигурах не показаны) на прямолинейном участке хода вниз. Величина усилия натяжения может быть выбрана визуально сравнением натяжения ветвей гибкого звена 8 или инструментально с помощью манометра 40, сообщающегося с полостью 26 цилиндра 22 толкателя 24 натяжного механизма, или датчиков усилия (на фигурах не показаны), установленных в гибком звене 8, или под подвижным корпусом 18, или в другом месте преобразующего механизма привода, или других приборов или инструментов. Устройство 27 регулируют в экспериментально найденное положение, соответствующее усилию на толкателе 21, достаточному для натяжения гибкого звена 8, отмеченное на корпусе устройства 27, например, краской, риской или другим способом. После подъема противовеса 10 ручным приводом (на фигурах не показан) для снятия технологических упоров и закрытия запорного устройства 40 при его наличии включают привод в работу.

В качестве примера конкретного выполнения опишем работу натяжного механизма, изображенного на фиг. 3. Цикл нагнетания насоса 24 производится за счет взаимодействия (контакта) свободного конца рычага 32, например, с нижним, как показано на фиг. 3, торцом противовеса 10 во время его хода вниз. Рычаг 32 перемещается вниз, увлекая за собой подвижную часть насоса 24, до момента выхода из контакта с торцом противовеса 10, что соответствует окончанию цикла нагнетания насоса 24. Один двойной ход противовеса 10 соответствует одному циклу нагнетания насоса 24. Жидкость, нагнетаемая насосом 24, поступает в линию нагнетания и при ослаблении натяжения гибкого звена 8, что происходит постоянно на незначительную величину, соответственно при снижении давления в толкателе 21, поступает в полость 26 толкателя 24 через обратный клапан 25 до достижения необходимого давления, соответствующего необходимому усилию натяжения гибкого звена 8, и через регулировочное устройство 27 в питательную емкость 28. Объем сбрасываемой жидкости зависит от параметров насоса 24, зазора в регулировочном устройстве 27 и величины снижения давления в толкателе 21. Параметры (диаметр плунжера 31 и ход подвижной части) насоса 24 должны быть подобраны так, чтобы как можно меньше жидкости сбрасывалось в емкость 28 для повышения КПД натяжного механизма, уменьшения нагрева жидкости и др. За циклом нагнетания следует цикл всасывания, который осуществляется за счет избыточного давления в питательной емкости 28, создаваемого грузом 34. Под действием избыточного давления жидкость из питательной емкости через обратный клапан 29 поступает в полость 35 цилиндра 30 насоса 24 и поднимает подвижную часть насоса 24, в данном случае плунжер 31, рычаг 32 в исходное верхнее положение для последующего взаимодействия с противовесом 10 во время цикла нагнетания. Благодаря равности давлений в полости 35 цилиндра 30 насоса 24, линии нагнетания до обратного клапана 25 и в питательной емкости 28, а также использованию насоса 24 малых диаметров исключается необходимость регулировки натяжного механизма при изменении числа качаний подвески 13 (фиг. 1) привода. С целью исключения положения рычага 32 (фиг. 3), при котором противовес 10 при ходе вниз не взаимодействует (не контактирует) с рычагом 32, что может нарушить работу натяжного механизма, предусмотрена возможность в опоре 33 применения пружины кручения (на фигуре не показана) или оснащение рычага 32 упругим упором (на фигуре не показан) или другим элементом, служащим для ограничения хода рычага 32 вверх, при этом не препятствующим ходу противовеса 10 вверх и подводящим рычаг 32 к взаимодействию с противовесом 10 при ходе его вниз. Вес груза подбирается таким, чтобы создаваемое им избыточное давление в питательной емкости 28 было достаточно для подъема рычага 32 и подвижной части насоса 24 в требуемое исходное положение и преодоления сопротивления в линии всасывания с обратным клапаном 29. Далее циклы повторяются. За счет постоянной работы насоса 24 обеспечивается постоянство давления в толкателе 21 и соответственно постоянство натяжения гибкого звена 8. При нахождении каретки 9 с противовесом 10 в остальных участках гибкое звено 8 натягиваться не будет - усилия натяжения толкателя 21 будет недостаточно.

Натяжной механизм работает только на натяжение гибкого звена 8. При ходе вверх противовеса 10 нагрузка на натяжной механизм, как было сказано выше, существенно возрастает, соответственно возрастает давление в полости 26 толкателя 21, поэтому для исключения обратного хода подвижной части толкателя 21 под действием веса противовеса 10, как следствие ослабления гибкого звена 8, возможного при вибрациях в приводе, в конструкции натяжного механизма предусмотрен обратный клапан 25, причем толкатель 21, обратный клапан 25 и регулировочное устройство 27 рассчитаны на дополнительное давление от веса противовеса 10.

Усилие натяжения толкателя 21 (фиг. 2) может быть скорректировано с целью максимального приближения к выбранной величине усилия натяжения гибкого звена 8. Возможны несколько равнозначных методик определения усилия натяжения гибкого звена 8. Например, проверкой величины провиса гибкого звена 8 при остановленном приводе в положении каретки 9 с противовесом 10 на прямолинейном участке хода вниз или по показаниям съемного или стационарного манометра 40 (фиг. 3), которым может быть оснащен натяжной механизм, сообщающегося с полостью цилиндра 22 толкателя 21, на работающем приводе или другими методами. В качестве примера представим методику корректировки с помощью манометра 40. После начала работы привода с предлагаемым натяжным механизмом показания манометра 40 будут изменяться в диапазоне 0,5-9,7 МПа для натяжного механизма с диаметром поршня толкателя, равным 100 мм. При корректировке принципиально нижнее значение манометра 40, показывающее то давление в толкателе 21, которое достаточно для работы натяжного механизма. Если нижнее значение показания манометра 40 будет ниже значения 0,5 МПа, то усилие натяжения толкателя 21 недостаточно и гибкое звено 8 не натянуто, если больше, то усилия натяжения толкателя 21 больше требуемого - гибкое звено 8 перетянуто. Усилие натяжения корректируется вручную регулировкой устройства 27. Также натяжной механизм может автоматически поддерживать требуемое усилие натяжения гибкого звена 8 при оснащении последнего датчиками усилия (на фигурах не показаны), по показаниям которых будет автоматически настраиваться регулировочное устройство 27, оснащенное собственным приводом (на фигурах не показан), что актуально при резких и частых изменениях условий эксплуатации, например температуры, давления и других параметров, влияющих на работу гидравлической системы натяжного механизма.

Салазки 20 позволяют корпусу 18 (фиг. 3) натяжного механизма перемещаться только вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма.

Ход подвижного корпуса 18 (фиг. 3) ограничен и выбирается исходя из необходимого и достаточного диапазона регулирования натяжения гибкого звена 8, определяемого на основании условий и опыта эксплуатации примененного в приводе гибкого звена 8. Предлагаемый натяжной механизм позволяет настроить ход подвижного корпуса 18 на весь срок службы гибкого звена 8. Например, в случае применения в качестве гибкого звена 8 цепи предел удлинения, соответственно и срок службы цепи, равен двум шагам, что для приведенного в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5 с цепью 2ПР-50,8-453,6 соответствует пределу удлинения 101,6 мм, после исчерпания которого необходимо произвести ремонт или замену цепи. Такому удлинению цепи соответствует ход подвижного корпуса 18 (фиг. 3) вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма, равный 50,8 мм при длине хода привода 3 м и делительном диаметре звездочек 6 и 7 (фиг. 2), равном 244,33 мм.

При диаметре плунжера 31 насоса 24, равном 10 мм, и длине 50 мм и рычаге 32 в виде стержня диаметром 10 мм и длиной 225 мм с учетом веса вспомогательных элементов и дополнительных сопротивлений в линии всасывания с обратным клапаном 29 получаем, что вес груза 34 должен быть не менее 2 H, который при внутреннем диаметре емкости 28, равном 100 мм, создает избыточное давление, равное 25,3 Па. Верхнее значение ограничивается конструктивными размерами питательной емкости 28 и натяжного механизма в целом.

Предложенное техническое решение позволяет автоматически, без участия обслуживающего персонала и остановки привода, поддерживать непрерывное гибкое звено 8 преобразующего механизма привода в оптимальном состоянии - без провисания и перетяжки, поэтому сократятся трудоемкость и затраты на обслуживание привода.

Если гибкое звено 8 растянуто (в приводе без натяжного механизма), то в момент перехода каретки 9 через крайнее нижнее положение (ведущий шкив 6 вращается с постоянной скоростью) происходит натяжение расслабленного ненагруженного участка замкнутого гибкого звена 8 за счет вращения ведомого шкива 7 с осью 19 в корпусе 18, сопровождаемое замедлением каретки 9, двигающейся по инерции, и последующим ударом, приводящим к дополнительным ударным нагрузкам в работе привода и установки скважинного штангового насоса в целом, в разы превосходящим расчетные динамические нагрузки. Величина удара зависит от провиса гибкого звена 8 - чем больше провис, тем сильнее удар. Автоматическое поддержание постоянного натяжения гибкого звена 8 в предлагаемой конструкции позволит избежать лишних нагрузок, что увеличит срок службы гибкого звена 8 и привода в целом, а также уменьшит ударные нагрузки на скважинное оборудование установки скважинного штангового насоса.

Для снятия гибкого звена 8 со шкивов 6 и 7, например, с целью его замены, или для замены шкивов 6 и/или 7, или для других целей необходимо отключить натяжной механизм. Для этого натяжной механизм привода может быть оснащен запорным устройством 39, например задвижкой или краном, или другим запорным устройством, при открытии которого жидкость из полости 26 цилиндра 22 толкателя 21 перетечет в питательную емкость 28, или в емкость обслуживающей машины (на фигурах не показана), или в другую герметичную емкость. При этом подвижная часть 23 толкателя 21, соответственно и подвижный корпус 18 привода с осью 19 и шкивом 7 опустятся вниз, ослабив гибкое звено 8.

Предлагаемое устройство аналогично работает при расположении натяжного механизма над верхним (ведомым) шкивом 7 (фиг. 2).

Предлагаемый натяжной механизм отличается компактными размерами, поэтому возможно его размещение между двумя ветвями гибкого звена 8, приведенного выше в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5.

Благодаря использованию предлагаемого устройства увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование установки штангового скважинного насоса, сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода за счет исключения работ по регулированию натяжения гибкого звена преобразующего механизма обслуживающим персоналом и автоматического поддержания его постоянного натяжения.

Привод скважинного штангового насоса, содержащий установленные на основании на раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний ведомый шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса привода и соединенного с толкателем, отличающийся тем, что толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива, натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, которая сообщена через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом, подвижная часть которого соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом при его перемещении вверх и/или вниз для возвратно-поступательного перемещения подвижной части насоса и соответствующего перемещения вверх подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения, при этом питательная емкость оборудована сверху грузом, создающим избыточное давление в питательной емкости и через всасывающий клапан в полости цилиндра насоса, для возврата подвижной части насоса с рычагом в исходное положение после взаимодействия с противовесом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к скважинным насосным установкам со штанговыми приводами для подъема жидкости из скважин, особенно из сильно искривленных, с высоковязкими нефтями, с большим содержанием твердых частиц и с большим газовым фактором.

Изобретение относится к области эксплуатации станков-качалок, расположенных на небольших расстояниях. Между приводным двигателем и станками-качалками установлены центральная муфта включения, многоступенчатый центральный редуктор, угловые зубчатые редукторы, боковые муфты включения и карданные передачи.

Изобретение относится к скважинным штанговым насосным установкам. Скважинная штанговая насосная установка состоит из неподвижной гибкой длинномерной трубы, внутри которой размещена подвижная гибкая длинномерная штанга, один конец которой соединен с силовым приводом на поверхности, а второй - с рабочим органом погружного плунжерного или винтового насоса.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано для добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Привод насоса содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти механизированным способом скважинным штанговым насосом. Привод включает установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор.

Изобретение относится к механическому креплению вставного скважинного штангового насоса в колонне насосно-компрессорных труб. Узел крепления включает муфту 6 с внутренней цилиндрической поверхностью и конусным участком и посадочный цилиндр 7 насоса с ответным конусным участком.

Изобретение относится к технике механизированной добычи нефти: в частности добыче вязких и высоковязких нефтей, а также нефтей, содержащих механические примеси. Штанговая насосная установка содержит колонны насосно-компрессорных труб и штанг.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в оборудовании для добычи нефти для создания возвратно-поступательного движения штангового скважинного насоса.

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти и природных битумов и может быть использовано в качестве привода штангового насоса. Безбалансирный станок-качалка содержит стойку-опору 1, на которой установлен мотор-редуктор 2, ходовые винты 3, 4, соосные штанге и оси скважины, с установленными на них гайками 5, 6, которые жестко прикреплены к концам траверсы 7, закрепленной на штанге.

Изобретение касается нефтедобывающего оборудования, а именно станков-качалок. Перед началом работы на промысле станок-качалку без изменения его конструкции дополнительно ориентируют в горизонтальной плоскости, поворачивая вокруг оси устьевого фланца промысловой скважины, и добиваются его оптимального расположения относительно всех действующих на него инерционных сил.

Изобретение относится к средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Включает ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического насоса, сообщенного с полостью цилиндра толкателя, который сообщен через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной с насосом. Подвижная часть насоса соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом для перемещения вверх подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения. Увеличивается срок службы привода. Уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование. Сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом. Оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса, установленного на продольных салазках корпуса привода и соединенного с толкателем. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень. Его подвижная часть подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, который сообщен через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом, подвижная часть которого соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия через гибкую связь с противовесом. Место крепления гибкой связи к рычагу равноудалено от места соединения гибкой связи с противовесом в крайних его положениях. Длина гибкой связи равна разности половины длины хода противовеса и половины длины хода рычага. Увеличивается срок службы гибкого звена и привода, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование, сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода. 3 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти с помощью скважинных нефтяных насосов. В гидравлической системе, приводящей в движение нефтяной скважинный насос, содержится двунаправленный поршневой насос переменного объема, участок обнаружения выпускной скорости, участок обнаружения выпускного давления и пропорциональный соленоидный управляющий клапан. Они выполнены в виде единой конструкции блока в той же обшивке, что и корпус насоса. Корпус насоса включает участок соединения, который выполнен на боковой поверхности обшивки и с которым соединен выпускной канал насоса внешнего пилотного гидравлического контура и второй пилотный канал, который подает внешнее пилотное давление от участка соединения пилотному каналу между выпускным каналом поршневого насоса и пропорциональным соленоидным управляющим клапаном. Также содержит средство, которое механически перекрывает подачу внешнего пилотного давления, когда выпускное давление поршневого насоса находится ниже заданного давления. В результате, гидравлическая система, приводящая в движение нефтяной скважинный насос, способна исключать возникновение кавитации, даже когда система управления останавливается. Это может быть обеспечено простой конструкцией, не зависящей от электрических средств управления и не вызывающей увеличение стоимости. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству для стопорения трансмиссии погружного глубинного насоса для скважин от нежелательного вращения. Раскрыт стопор обратного вращения для погружного насоса для скважин, причем стопор обратного вращения расположен в приводной головке. Стопор обратного вращения содержит корпус и зажимной инструмент для фиксации верхней штанги. Зажимной инструмент имеет по меньшей мере два сменных контактных элемента, присоединенных к соответствующим держателям, подвижно установленным внутри корпуса посредством установочных винтов, с помощью которых верхняя штанга является фиксируемой с возможностью разъединения. Каждый установочный винт снабжен колпачком, допускающим свое крепление с обращенной от держателя стороны установочного винта только тогда, когда контактные элементы не прилегают к верхней штанге. Повышается эксплуатационная безопасность. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, позволяет осуществлять добычу из фонда скважин, осложненных вязкостью и механическими примесями. Насосная установка содержит колонны насосных труб и штанг, замковую опору, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра. На колонне насосных штанг подвешены два соединенных соосно между собой и подвижно расположенных внутри цилиндра полых плунжера меньшего и большего диаметра с всасывающим и нагнетательным клапанами. Всасывающий клапан установлен в плунжере большего диаметра, полость которого сообщается с полостью цилиндра с помощью отверстий. Груз соединен с нижним концом плунжера большего диаметра. Замковая опора снабжена втулкой-скребком. Верхняя часть цилиндра снабжена тороидальными грузами. В нижнем конце плунжера меньшего диаметра установлена нагнетательная клапанная коробка диаметром, превышающим диаметр этого плунжера. Максимальное расстояние от верха клапанной коробки до места сочленения ступеней цилиндра больше длины хода плунжеров. В нижней части плунжера большего диаметра выполнен клапан компенсации утечек. Тороидальные грузы снабжены резиновыми уплотнительными кольцами, посадочное место для которых выполнено повышенной чистоты. Над тороидальными грузами на наружной поверхности цилиндра размещены подпружиненные фиксаторы, в форме равнобедренного треугольника, вершина которого направлена вверх. Обеспечивается полноценная работоспособность насоса, исключается попадание мехпримесей в зазор между стенкой насоса и внутренней стенкой замковой опоры. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, соединенного с толкателем. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного с полостью цилиндра толкателя. Толкатель сообщен с питательной емкостью, связанной с насосом, подвижная часть которого соединена с кривошипно-шатунным механизмом. Вращающаяся часть механизма соединена с неподвижным элементом корпуса привода и выполнена с возможностью взаимодействия с подвижным элементом привода. Увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование. Сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода. 3 ил.

Изобретение относится к скважинным штанговым насосным установкам. Установка включает колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик и штанговый насос с боковым отверстием в цилиндре, делящим этот цилиндр на две части, пропорциональные производительностям соответствующих пластов, размещенным в кожухе над двухканальным корпусом, в одном из каналов которого размещен дополнительный всасывающий клапан с выходом в зазор между кожухом и цилиндром, а второй канал сообщен с входом штангового насоса, входы первого и второго каналов сообщены с надпакерным пространством скважины и хвостовиком или наоборот. Согласно изобретению штанговый насос выполнен вставным с удлиненным нижним манжетным креплением и якорным башмаком, сообщенным с выходом двухканального переходника. Зазор между цилиндром и кожухом над боковым отверстием цилиндра герметизирован уплотнительной катушкой с манжетами и запорным элементом, которая верхним концом соединена с подгоночным патрубком, оборудованном на стыке с колонной лифтовых труб перевернутым якорным башмаком механического крепления вставного насоса, а верхняя часть цилиндра снабжена перевернутым замком соответствующего верхнего механического крепления. Причем верхняя поверхность уплотнительного кольца якорного башмака располагается ниже торца пружины перевернутого замка на расстоянии, равном от бокового отверстия цилиндра до середины запорного элемента уплотнительной катушки. Технический результат заключается в сокращении объема производимых работ на скважине при определении дебита и обводненности каждого эксплуатируемого пласта. 4 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обеспечения оптимальных параметров работы скважинной штанговой насосной установки. Способ оптимизации параметров привода штангового насоса, состоящего из балансира, головки балансира, стойки, шатуна, кривошипа, редуктора, приводного двигателя, тормоза и противовесов, заключается в увеличении длины хода полированного штока, осуществляемом изменением радиуса кривошипа, путем перестановки шатуна в отверстиях кривошипа. Перед перестановкой шатуна производится переподгонка полированного штока на 10 см вверх, снятие динамограммы и проработка плунжером внутренней поверхности цилиндра. В случае нормальной работы насоса производится дальнейшее поэтапное исследование всего необходимого интервала для увеличения длины хода полированного штока или возвращение полированного штока в первоначальное положение в случае подклинивания плунжера в цилиндре. Обеспечиваются оптимальные параметры работы и предотвращается выход из строя установки при увеличении длины хода штока. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Привод содержит установленные на основании на раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Включает ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг. Оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса привода и соединенного с толкателем. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с цилиндром толкателя. Подвижная часть насоса снабжена грузом, подобранным с возможностью перемещения и соответственно перемещения подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения. Исключается периодическое обслуживание натяжного механизма и обеспечивается постоянство усилия натяжения. 3 ил.

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть применено для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов. Установка включает колонну лифтовых труб, верхний и нижний пакеры, установленные над соответствующими пластами, хвостовик с каналами, колонну штанг и штанговый насос с дополнительным всасывающим клапаном, сообщенным выходом с отверстием в стенке цилиндра, полым корпусом с боковым отверстием, сообщенным с межтрубным пространством, основным всасывающим клапаном в нижней части и разделительным поршнем, размещенным ниже отверстия для дополнительного всасывающего клапана в цилиндре с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз в полость корпуса и вверх под воздействием плунжера, дополнительный нагнетательный клапан, пропускающий из полости корпуса через боковое отверстие в межтрубное пространство. Основной и дополнительный всасывающие клапаны сообщены каналами, размещенными в хвостовике, с одним из пластов, не сообщенным с другим каналом, а полость плунжера сообщена с лифтовыми трубами. Дополнительный всасывающий клапан сообщен с отверстием в цилиндре кольцевым пространством, образованным кожухом, охватывающим снаружи нижнюю часть цилиндра с отверстием и корпус, который снабжен снизу, ниже бокового отверстия, дополнительным цилиндром. Разделительный поршень оснащен дополнительным поршнем под дополнительный цилиндр и внутренним каналом, сообщающим подпоршневое пространство дополнительного цилиндра с внутренней полостью корпуса. Дополнительный нагнетательный клапан установлен во внутреннем канале разделительного поршня. Технический результат заключается в повышении эффективности одновременно-раздельной эксплуатации скважин с малым диаметром. 2 ил.
Наверх